Como o GPS sabe onde você está?

Você abre o mapa e vê um ponto em cima da sua rua. Ao começar a andar, ele acompanha o caminho. Parece que um satélite está observando o celular, mas o cálculo acontece no próprio aparelho.

Os satélites transmitem sinais de rádio com informações de horário e posição. O receptor do celular capta esses sinais e combina as distâncias estimadas até vários deles para descobrir onde está.

Tudo começa pelo tempo de viagem

Um sinal de GPS informa quando saiu do satélite. O receptor compara esse horário ao de chegada e usa a velocidade de propagação para estimar a distância percorrida.

É uma medição delicada: um erro de um milionésimo de segundo equivale a cerca de 300 metros no percurso do sinal. Os satélites usam relógios atômicos; o relógio do celular precisa ter seu desvio considerado na conta.

O receptor normalmente resolve três coordenadas e o desvio do relógio com pelo menos quatro satélites. Desenho sem escala. Ilustração: Mundo Manual.

Por que um sinal só não basta

Saber a distância até um satélite ainda deixa muitas posições possíveis. Imagine uma esfera ao redor dele: o receptor pode estar em diferentes pontos daquela superfície.

Ao combinar distâncias de outros satélites, o aparelho restringe as possibilidades. Normalmente, são necessários pelo menos quatro sinais para resolver três coordenadas de posição e o desvio do relógio do receptor. Outros sinais disponíveis podem ajudar a melhorar a solução.

Os satélites estão em movimento. Por isso, a conta considera onde cada um estava quando transmitiu, usando os dados de órbita recebidos. O aparelho não precisa enviar sua localização de volta ao satélite para fazer isso.

Prédios e túneis atrapalham o cálculo

Dentro de edifícios ou túneis, os sinais podem enfraquecer ou desaparecer. Entre prédios altos, parte deles chega após refletir nas construções, percorrendo um caminho maior que o direto. Isso altera a estimativa baseada no tempo.

A atmosfera, a distribuição dos satélites no céu e o próprio receptor também influenciam o resultado. O ponto na tela é uma estimativa, não uma marca exata em qualquer condição.

Sinais refletidos percorrem um caminho maior e podem prejudicar a estimativa de distância. Esquema sem escala. Ilustração: Mundo Manual.